Vysoká RYCHLOST při výrobě solárních článků

Elektřina ze slunečního záření – moderní solární články představují velký a důležitý přínos při výrobě obnovitelné energie. Promyšlené technologie nyní umožňují vyrábět velmi kvalitní fotočlánky, které jsou schopny pokrýt neustále rostoucí poptávku světového trhu. Výroba těchto článků vyžaduje nejen vysokou úroveň odborných znalostí, ale i špičkovou technologii. Tím vším disponují inženýři ve firmě Grenzebach Maschinenbau GmbH. Výrobní závody této společnosti produkují po celém světě solární skleněné panely, které umožňují převádět sluneční záření na elektřinu. V automatizaci provozu a při vizualizaci se jejich nejmodernější montážní linky pro výrobu solárních panelů spoléhají na procesory SPEED7 a dotykové panely firmy VIPA. Elektřina ze slunečního záření – fotočlánky Navzdory skutečnosti, že fotočlánky byly vynalezeny už roku 1839, trvalo ještě více než století, nežli se použití fotočlánků stalo součástí výroby energie. Fotovoltaické solární články, používané od konce padesátých let minulého století při vesmírných letech, dosáhly širšího využití v průmyslovém a privátním sektoru o několik let později. Úspěch solárních panelů pokračoval díky jejich trvalému rozvoji a neustále rostoucí účinnosti. V současné době vznikají nové průmyslové obory, které se zabývají problematikou získávání energie ze slunečního záření. Společnost Grenzebach Maschinenbau patří k předním světovým dodavatelům komplexních fotovoltaických technologií. Optimalizace nákladů výroby jim v blízké budoucnosti umožní produkovat solární energii za ještě nižší cenu, než je cena energie jaderné. Od opravny zemědělských strojů k odborníkům na fotočlánky Společnost Grenzebach Maschinenbau, kterou založil v roce 1920 Jozef Grenzebach, zahájila svou činnost jako opravna zemědělských strojů. V roce 1960 Rudolf Grenzebach přešel na výrobu manipulačních technologií se specializací na dopravníkové pásy pro manipulaci štěrku. V polovině sedmdesátých let Grenzebach rozšířila svou činnost o výrobu zařízení na produkci plochých skel, které dnes pro firmu představují jeden z nejdůležitějších průmyslových sektorů. V současné době společnost působí na 6 různých místech ve světě. Kromě centrály v Hamlaru, v Karlsruhe a v Bad Hersfeldu, provozuje závody v Číně, Indii a v USA. Celkem zaměstnává na 1500 zaměstnanců. Te nkovrstvé fotovoltaické systémy Grenzebach Díky narůstající potřebě elektřiny z obnovitelných energetických zdrojů roste poptávka po fotovoltaických systémech s vysokým výkonem. Komplexní řešení strojů a zařízení zařadily společnost Grenzebach mezi spolehlivé a kompetentní partnery. Nejnovější TPV (Thin Film Photovoltai) tenkovrstvý fotovoltaický systém od Grenzebach nabízí kompletní provozní řešení výroby tenkovrstvých článků a tím nastavuje nové výrobní hranice. Oblast solární energie zažívá rozmach srovnatelný s úspěchem informačních technologií. Výroba je však brzděna nedostatkem stěžejního materiálu - křemíku. Tenkovrstvé moduly na bázi skla představují jednu z optimálních alternativ. V porovnání s křemíkem je sklo (z pohledu získávání suroviny) důležitou alternativou z hlediska životního prostředí, neboť je podstatně levnější a dostupnější. U nových výrobních linek se používá sklo jako nosný materiál, na který se pouze ve třech jednotlivých fázích nanese aktivní vrstva v tloušťce několika nanometrů. Pro stálost a ochranu aktivních vrstev je nutno tyto vrstvy laminovat. Laminování díky černému sklu není jednoduché a celý proces vyžaduje do budoucna inovaci technologie. Cílem je vyvinout fotovoltaické, panely tak, aby byly cenově přijatelné a do roku 2010 snížit výrobní náklady na Watt peek (Wp) o 35 %. To by pak v budoucnu výrobcům obnovitelné energie umožnilo konkurovat energii jaderné. Aby bylo možno tohoto velmi smělého cíle dosáhnout, jsou procesy neustále přepracovávány a optimalizovány. Provozy Grenzbach dosahují ročního objemu výroby okolo 65 MW. Záměrem nové generace strojů je dosáhnout závratného 15násobného výkonu, čímž bude poprvé pokořena hranice 1 GW. Tyto složité procesy vyžadují vysoce účinnou, vysokorychlostní automatizační technologii, kombinovanou s uživatelsky jednoduchou moderní vizualizací - to vše za přijatelnou cenu. Tyto požadavky splnily procesory SPEED7 a dotykové panely firmy VIPA. RYCHLOST při automatizaci provozu Už během výstavby systémů TPV bylo jasné, že pro zajištění bezproblémového procesu výroby bude nutná vysoce výkonná síť řídicích systémů. Bylo třeba kontrolovat celkem 15 decentralizovaných procesů, centrálně je monitorovat a zobrazovat na všech operačních a kontrolních stanicích. Pro splnění těchto vysokých požadavků zvolili vývojoví inženýři PLC SPEED7 od firmy VIPA. Po rozsáhlém testování došli k názoru, že vysoká výkonnost PLC systému SPEED7 s nejrychlejším procesorem na světě programovatelným STEP7 od Siemense, je dokonalým řešením. Celkem je pomocí PLC VIPA 315SN/ NET PLC řízeno 15 decentralizovaných procesních sekcí a kompletní TPV systém. S použitím integrovaných procesorů Ethernet CP343 komunikují centrální procesorové jednotky (CPU) jednak mezi sebou navzájem a také s redudantním řídicím systémem CPU 317SN/NET. Integrovananá komunikační karta CP343 zpracovává až 64 individuálních parametrizovaných spojení. Rozsáhlá integrovaná programová a datová paměť nabízí dostatek prostoru pro uložení programu a manipulaci s daty. Pokud to bude požadováno, lze tuto paměť okamžitě zvětšit až na 8 MB, a to pomocí rozšiřitelných karet MCC, aniž bychom museli měnit CPU. Klíčovým faktorem byl také vynikající poměr cena/výkon u procesorových jednotek SPEED7. Periferní oblast byla zcela obsazena moduly VIPA. Digitální a analogové moduly IO v rozsahu 300V nabízejí uživatelsky snadné připojení k různým senzorům a ovládacím členům. Kromě toho lze v kombinaci s centrálními procesorovými jednotkami VIPA provozovat řadu speciálních modulů Siemens S7-300 (tj. funkčních modulů a komunikačních procesorů), což ze systému SPEED7 dělá mnohostranný ovládací systém. Grenzebach se spoléhá také na kvalitu vizualizační řady ze sortimentu VIPA. Každý systém TPV je vybaven celkem 22 ovládacími pulty. Každý pult je doplněn 10,4” dotykovým panelem, což zajišťuje dostatečný přehled a kontrolu. Síťové vybavení Ethernet umožňuje z jakékoliv pracovní stanice sledovat a kontrolovat celý výrobní proces pomocí vizualizačního softwaru SCADA/HMI softwaru Movicon. Snadná obsluha a ergonomické vývojové rozhraní pro aplikace SCADA a HMI vytváří projekty jednoduše a rychle, bez omezení proměnných. Během vývoje a uvádění do provozu nabízí podpůrný tým VIPA specializující se na Movicon kompletní poradenství a podporu. Kombinace vysoké kvality a flexibility řídicího systému a vizualizačních komponentů, spolu s výhodou jednoho dodavatele, učinily z firmy VIPA ideálního partnera. Společnost VIPA, založena v roce 1985, se postupně rozšířením svého výrobního programu stala z původního specialisty na komponenty kompatibilní se Siemensem, odborníkem na inovace automatizačních řešení a zaujímá přední místo na trhu. Úspěch firmy VIPA lze připsat skutečnosti, že trvale zlepšuje stávající produkty a úspěšně přichází na trh s novými technologiemi. Vyvinula řešení v oblasti automatizace, která jsou dnes průmyslovým standardem, a na celém světě je využívá řada renomovaných zákazníků. Díky trvalé expanzi celosvětové prodejní sítě (tedy v národním i nadnárodním měřítku) je VIPA vždy blízko lokálním trhům, což umožňuje pohotově reagovat tak, aby mohly být plněny potřeby a požadavky zákazníků. Všechny systémy VIPA jsou programovatelné softwarem STEP®7 od Siemense nebo softwarem WinPLC7 firmy VIPA. Systémy VIPA 300S a 300V využívají řešení Siemens S7- 300® umožňující kombinovaný provoz centrálních procesorových jednotek VIPA s moduly Siemens. Řady 100V, 200V, 300S a 300V nabízejí centralizovaná a decentralizovaná ovládací řešení. Řada CPU je také k dispozici pro centralizované využití. Portfolio VIPA GmbH doplňují její vysoce účinné dotykové panely pro oblast průmyslové a domovní automatizace.